Wervelstroom versus geïnduceerde stroom
Wervelstroom en geïnduceerde stroom zijn twee waardevolle concepten in de theorie van elektromagnetische velden. Deze twee concepten hebben een breed scala aan toepassingen op verschillende gebieden. Dit artikel gaat over de basisprincipes van wervelstroom en geïnduceerde stroom en de verschillen tussen de twee concepten.
Wat is geïnduceerde stroom?
Inzicht in elektromagnetische inductie is essentieel om geïnduceerde stroom te begrijpen. Elektromagnetische inductie is het effect van stroom die door een geleider vloeit, die door een magnetisch veld beweegt. De wet van Faraday is de meest invloedrijke wet met betrekking tot dit effect. Hij verklaarde dat de elektromotorische kracht die wordt geproduceerd rond een gesloten pad evenredig is met de snelheid waarmee de magnetische flux verandert door elk oppervlak dat door dat pad wordt begrensd. Als het gesloten pad een lus in een vlak is, is de snelheid van de magnetische fluxverandering over het gebied van de lus evenredig met de elektromotorische kracht die in de lus wordt opgewekt. Deze lus is nu echter geen conservatief veld. Daarom zijn algemene elektrische wetten zoals de wet van Kirchhoff niet van toepassing in dit systeem. Opgemerkt moet worden dat een stabiel magnetisch veld, zelfs als het sterk is over het oppervlak,zou geen elektromotorische kracht creëren. Het magnetische veld moet variëren om de elektromotorische kracht te creëren. Deze theorie is het belangrijkste concept achter elektriciteitsopwekking. Met dit mechanisme wordt vrijwel alle elektriciteit opgewekt, behalve de zonnecellen. Het elektrische veld dat wordt gecreëerd door de elektromagnetische inductie is een niet-conservatief veld. Daarom zijn conservatieve veldwetten zoals de wet van Kirchhoff niet geldig in geïnduceerde velden. Voor een niet-conservatief veld kan een enkel punt twee potentiële waarden hebben. Het elektrische veld dat wordt gecreëerd door de elektromagnetische inductie is een niet-conservatief veld. Daarom zijn conservatieve veldwetten zoals de wet van Kirchhoff niet geldig in geïnduceerde velden. Voor een niet-conservatief veld kan een enkel punt twee potentiële waarden hebben. Het elektrische veld dat wordt gecreëerd door de elektromagnetische inductie is een niet-conservatief veld. Daarom zijn conservatieve veldwetten zoals de wet van Kirchhoff niet geldig in geïnduceerde velden. Voor een niet-conservatief veld kan een enkel punt twee potentiële waarden hebben.
Wat is wervelstroom?
Er ontstaat een wervelstroom wanneer een geleider wordt blootgesteld aan een veranderend magnetisch veld. Wervelstromen worden ook wel Foucault-stromen genoemd. Deze stromen worden meestal gegenereerd in kleine gesloten lussen in de geleider. Een wervelstorm betekent een turbulentielus. De sterkte van de wervelstroom hangt af van de sterkte en snelheid van verandering van het magnetische veld en de geleidbaarheid van het materiaal. Wervelstroomverlies is de belangrijkste methode voor energieverlies in transformatoren. Als er geen wervelstroomverlies was, zouden transformatoren een efficiëntie van bijna 100% hebben. Het wervelstroomverlies in transformatoren wordt geminimaliseerd door extreem dunne geleiderplaten te gebruiken en luchtspleten te hebben op het pad van wervelstromen. Wervelstromen creëren een magnetisch veld dat de verandering in het magnetische veld tegenwerkt. Het fenomeen wervelstromen wordt gebruikt in toepassingen zoals magnetische levitatie,identificatie van metalen, positiedetectie, elektromagnetisch remmen en structurele testen. De wervelstromen van een geleider zijn ook afhankelijk van het huideffect van het metaal.
Wat is het verschil tussen wervelstroom en geïnduceerde stroom?
• Wervelstromen worden gegenereerd in het materiaal en geïnduceerde stromen worden gecreëerd in een gesloten circuit.
• Wervelstromen zijn onafhankelijk van het oppervlak van de geleider, maar geïnduceerde stromen zijn afhankelijk van het oppervlak van het circuit.
• Geïnduceerde stromen kunnen worden beschouwd als de netto hoeveelheid wervelstromen die in het materiaal worden gegenereerd.
